[發明專利]一種鈦合金滲氧表面強化處理方法

有效

• 申請號: 201110378673.7
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN102400086A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 陳長軍;張敏
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C23C8/10
• 分類號: C23C8/10
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒;陸金星

技術領域

本發明涉及一種金屬表面處理方法，具體涉及一種鈦合金滲氧表面強化處理方法。

背景技術

鈦合金因具有比重小、比強度高、耐蝕性優異以及優良的生物相容性等一系列優異的性能而在航空、航天等國防工業以及民用工業中得到廣泛應用。但是由于其硬度低，導致在應用過程中一個最大障礙就是表面耐磨性能問題。零部件的易磨損導致產品的使用成本大大增加。此外，由于鈦合金不耐磨損，使其在使用過程中的磨損加劇，從而嚴重影響整個飛行器或機車的安全可靠性能。

滲氧處理是提高鈦合金表面硬度的一種方法，如中國發明專利申請CN1363713A公開了一種鈦合金滲氧的方法，其采用砂子或碳粉為介質，在700~850℃下保溫2~14小時，然后去掉鈦合金表面的氧化膜，露出α相硬化層。然而，上述方法處理表面存在氧化膜發脆易脫落的問題，需輔以機械方法除去，并且硬化層淺。中國發明專利申請CN1632158A公開了一種鈦合金表面滲氧-擴散固溶復合強化處理方法，其采用的介質為MgO、Al₂O₃、SiO₂或碳粉，其方法為：在大氣下先預氧化，然后在密閉的容器中進行擴散滲氧，從而實現固溶強化。然而，上述方法需要采用封閉裝置，該封閉裝置需采用高溫合金制作，封口采用激光焊接或其它的焊接手段進行焊接，因而存在封口困難和處理完畢重新開口的問題，操作不便。

因此，開發一種易于操作的鈦合金表面處理方法，以提高鈦合金的表面硬度，具有積極的現實意義。

發明內容

本發明目的是提供一種鈦合金滲氧表面強化處理方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種鈦合金滲氧表面強化處理方法，將鈦合金材料置于經過處理的介質中，在大氣氣氛下，普通空氣爐中加熱至700~850℃，保溫30~6000?min；利用該方法在鈦合金材料表面形成氧固溶硬化層，所述氧固溶硬化層的深度為80~120?μm；所述介質為ZrO₂粉末。

本發明對鈦合金進行表面無膜滲氧強化，從而可以更顯著延長鈦合金的使用壽命，使其得到更大的應用價值。

所述將鈦合金材料置于經過處理的介質中，是指將擬處理的鈦合金使用ZrO₂粉末包覆起來，然后置于密閉的耐高溫罐子中，罐子可以是金屬，也可以是非金屬的，如耐高溫的金屬制作的罐子、陶瓷罐，石墨罐。

上述技術方案中，所述經過處理的介質為中性。

上述技術方案中，所述ZrO₂粉末介質的粒度為360~10目。

上述技術方案中，所述介質經過酸洗凈化處理。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：

1．本發明的表面處理方法簡單，只要一步即可實現鈦合金的表面強化，實現了鈦合金表層的硬度達到HV780以上，且氧的固溶硬化深度可以達到100?μm，取得了顯著的效果。

2．本發明的方法可以對鈦合金材料進行整體、均勻、一體強化處理處理，只需要重新制作一個體積較大的容器即可，因而可以應用于航空航天、導彈、汽車等領域使用的形狀各式各樣、形狀復雜的鈦合金零部件。

3．本發明的方法可對鈦合金試件表面進行滲氧強化處理，以此提高鈦合金表面的顯微硬度，達到強化的目的；其硬化效果好、均勻，滲層深度大、且可以控制，大大延長了零件的使用壽命。

4．本發明的處理方法易于操作，在鈦合金表面滲氧強化時，其表面顏色會發生改變；且不需要使用真空室等復雜的設備，成本低，具有很大的經濟效益。

附圖說明

圖1為本發明實施例一中鈦合金的滲氧強化層的截面圖；

圖2為本發明實施例一中鈦合金的滲氧強化層及其截面處Ti、O元素的分布圖；

圖3為本發明實施例二中鈦合金的滲氧強化層的截面圖；

圖4為本發明實施例二中鈦合金的滲氧強化層及其截面處Ti、O元素的分布圖；

圖5為本發明實施例一中鈦合金的滲氧強化層的硬度分布曲線圖；

圖6為本發明實施例二中鈦合金的滲氧強化層的硬度分布曲線圖；

圖7為TA2鈦合金沒有經過處理前表層XRD物相分析曲線；

圖8為本發明實施例一中鈦合金的滲氧強化層的表層XRD物相分析曲線；

圖9為本發明實施例二中鈦合金的滲氧強化層的表層XRD物相分析曲線；

圖10~11為本發明對比例一中鈦合金的滲氧強化層的界面圖；

圖12為本發明對比例二中鈦合金的滲氧強化層的界面圖；